学習院大学 理学部 西坂崇之教授の研究グループは、東北大学の内田就也博士と共同で、「アーキア」と呼ばれる微生物の運動メカニズムの全容を世界で初めて明らかにしました。

「アーキア」は、地球の3大生物区分である、真核生物・バクテリアと並ぶ分類上の大きなグループの1つです。極限的な環境や低栄養の環境に適応して進化した微生物であると考えられています。顕微鏡下でアーキアを観察すると、水中を自在に泳ぎ回ることが知られていましたが、その仕組みはこれまでにほとんど調べられていませんでした。

学習院大学 生命科学専攻 博士後期課程3年生の木下佳昭さんらは、死海から見つかったアーキアの一種である「ハロバクテリウム・サリナラム」の動きを詳細にわたって観察しました。西坂研究室で独自に開発した新しい顕微鏡を駆使することで、アーキアが細長い「毛」のような突起構造を1秒間に20-30回転させながら水中で泳ぐ映像を撮影することに成功しました。さらに一連の顕微計測により、運動に関する10種類以上の全てのパラメーターを取得でき、コンピューター上で遊泳運動を再現することも可能となりました。エネルギーは人間のモーターと同じ「アデノシン3リン酸（ATP）」であり、そのエネルギー変換効率は 10%ほどであることが見積もられました。

アーキアの運動モーターの仕組みを解明したことは、生物が動くメカニズムを考える上で画期的です。アーキアの運動モーターは、バクテリアや真核生物といった他の2種類の生物で見られる運動モーターとはまったく異なるため、地球上の生命体が発達させた3つ目のモーターであり、新しい生体ナノマシンと言えます。この作動原理を徹底的に解明することは、アーキアの進化や環境応答といった基礎科学としての面白さのみならず、極限環境下でも性能を発揮する新しい生体マシンを創出することにもつながることが期待されます。この研究内容は、英科学誌「ネイチャー・マイクロバイオロジー」において、原著論文として発表されました（日本時間 2016年8月27日（土）午前0時）。

計算によって再現されたアーキアの運動。モデルの限界から、遊泳速度と回転速度に誤差はあるものの、運動におけるエネルギー変換効率が見積もられた。

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東北大学大学院理学研究科
物理学専攻
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